智能照明应用发展与趋势

王子卓越



智能照明应用发展与趋势

王子卓越

（河南平顶山舞钢市第一高级中学，河南 平顶山 462500）

灯是人类征服黑暗的一大发明，你能想象黑夜里没有灯照明吗？答案是不能，人们已经习惯了在灯光的陪伴下度过黑暗，迎来黎明。从古至今，灯一直是光明的代名词，驱逐黑暗，带来希望，人们寄予了灯很多美好的愿望。不同的年代，有不同的灯，从早期的燧人氏砖木取火，到后期的油、电到现在琳琅满目的装饰灯，照明工具经历了无数次的变革。这既是照明的发展历史，也是人类发展史的见证。而现在，灯不仅仅是照明工具，随着灯的普及与发展，对灯的使用性能要求也越来越高。从2013年智能硬件开始兴起，智能照明开始慢慢涌现。由于互联网无处不在，智能照明将不再是空话。

电灯；智能照明；智能化；工业革命

1 电灯与照明简述

1.1 电灯概述

电灯是通过将电能转化为光的人造照明用具，出现于第二次世界工业革命，是美国科学家爱迪生通过1 000多次坚持不懈的试验，在1 600多种材料中找到了耐热的材料——竹丝，就这样世界上第一盏可以长时间亮灯的电灯出现了。之后，爱迪生又通过实验发现可以钨丝作为灯丝，其性能优于碳化的竹丝，这样就有了我们现在比较常见的钨丝电灯。

早期的灯具样式比较简单，功能也比较单一，而目前的灯具集合外形与功能于一体，既要具有相对某些场景的实用性，还要具有装饰性的外观。现代的灯具大致按场景分为家居照明、工业照明、商业照明、道路照明、景观照明等。家居照明是源于最初的电的出现而发明的最早的白炽灯，之后逐渐有了荧光灯、节能灯、LED等；商业照明也是在白炽灯基础上形成的，主要分为聚光、泛光，例如常见的LED显示屏、街上的各色标牌、广告灯、背景灯等；工业照明的灯源以气体放电灯、荧光灯为主，同时根据应用现场具有防爆、防水、防尘等特性；道路照明灯则要在照明的同时考虑到安全照明范围以及灯光的透雾性；而景观照明并不需要太高的照度，只要考虑到其美观性与节能性。

电灯的照明涉及到我们生活的方方面面，是我们的日常消耗品，而随着社会的进步与科技的发展，灯具所具有的性能与功能也趋于多样化。

1.2 照明的发展历程

日出而明，日落而黑，我们的祖先都是利用自然光的天然照明。照明是为了创造良好的可见度，更加方便人类的生活，它是一种利用各种光源（自然光、火把、灯具等）照亮人们工作或生活场所的一种措施。而照明又分为天然采光和人工照明，前者主要利用太阳和天空光产生的，后者则是人为通过某种手段实现的。

我们的生活离不开灯光的照耀，在电灯出现之前，人们是怎么照明的呢？在远古时期，人们最初对于灯的设计灵感是来源于烧烤猎物，人们发现动物脂肪可以燃烧，通过石头盛放动物脂肪，第一盏灯就产生了；春秋时期，人们发现植物油也可以燃烧，就将豆脂放在陶制的器皿里，再放上一条灯芯就可以燃烧了，这也是后期煤油灯的雏形；随后的夏商时期，人们逐渐掌握了冶炼技术，青铜灯逐渐开始盛行，之后植物油灯又被煤油灯取代，当然，在使用油灯照明的同时，人们并不满足，公元前3世纪左右，人们发明了蜂蜡做成的蜡烛；在18世纪发明了石蜡做成的蜡烛，并开始用机器大量生产；直到19世纪末，爱迪生发明了电灯，从此人类走向用电照明的时代。

照明经历了从火、油到电的发展历程，是人类文明与科技不断进步的真实写照，也是人类追求美好生活不懈努力的结果。

2 智能照明

2.1 照明的重要性

照明对于人类的重要性是无庸置疑的，我们的日常生活离不开照明。在工业制造中，随着生产力的进步，工业生产对于照明的要求也在逐步提高，而不同的生产制造需要不同的满足生产条件的灯，想要提高生产效率，一种适合且好的照明工具就显得尤为重要。例如在大型仓库或生产车间等一些高度比较高的厂房，需要光源集中、高度照射较大的深照型灯具，配光范围比较宽，照射面积比较广的广照型灯具就适用于会议室、教室等地照明。

灯具的色温会影响人的心情，冷光比较明亮洁净，给人一种较为清晰明亮的感觉，适用于工作、学习；而暖光可以制造一种较为温馨自然的环境效果，带着阳光的效果，给人一种温馨舒适的效果。同样，照明的明暗度，即照度，也可以通过调节光照的明暗形成不同的光照效果。而我们每天无论工作、学习，或是购物、游玩，每个地方都会有灯为我们带来光明，它已经是我们不可分割的一部分。

2.2 智能照明简述

从爱迪生发明电灯距今已有一百多年的历史，在短短的一百多年的时间，照明灯具与系统发生了翻天覆地的变化。如今，照明灯具的灵活性和精度越来越高，使用越来越广泛，尤其在LED灯以及荧光灯出现以后，照明灯具与系统朝着自动化与智能化的方向发展。照明行业是20世纪90年代进入中国市场，但由于受到消费者的消费意识、市场环境、产品价格等的影响，导致其发展较为缓慢。但近些年，由于物联网技术、信息技术以及计算机技术的快速发展，智能化已经是当代科技的潮流，照明系统也不例外。

智能照明是指结合物联网技术、有线以及无线通讯技术（比如WiFi、GPRS、NB-IOT等）以及计算机的智能化信息处理功能（如数据采集、数据分析等），实现对照明设备的开、关、明暗度调节、定时开关、节能、检测等功能。与传统的照明相比，由于智能照明可以实现更为高效、安全、节能的效果，因此，智能照明在道路交通领域、家居、市政建设、公共领域设施中广为应用。智能照明控制系统有许多的特性，比如它可以随着不同的场景而更换不同类型的灯光，甚至是灯光的淡入和淡出都能得到完美切换，或根据设定的程序定时控制，根据时序实现不同时间变换不同颜色的灯，或按照某一规律实现一组灯的明灭以及颜色变换。同时，某些灯具有红外射线功能，我们可以手持遥控器对灯光进行控制或是通过结合物联网技术实现远程调控灯光。

2.3 智能照明的特点与优势

传统照明一般是手动控制能源开关，这种方式的灯具布线复杂、光源光亮固化、功率消耗大，且手动开关存在很大的安全隐患，也不符合国家倡导的绿色环保节能的理念，远远不能适应社会发展的需要。而智能照明采用智能照明控制系统，使照明按照预先设定的照明模式进行工作，这样就可以实现灯光的半自动化或自动化工作，所以相比于传统的照明，智能照明有很大的优势。

2.3.1 实现智能化控制

由于不同的照明区域以及现场对照明质量的要求不同，需要控制照度来实现多点控制。采用智能照明系统，可以通过预先设定的多种状态按照预先设定的时间进行自如切换。例如现在兴起的智能路灯照明系统，可以根据晴天、阴天、雨雪天、黄昏、晚上等多个场景设置路灯的开关，根据路灯所在的位置及区域设定开关一组灯的明灭状态，并根据四季季节的早晚光线差异调节同一时间灯光的明暗程度，甚至现在一些企业结合智能充电桩与数据采集功能于智能路灯中，实现照明的同时，采集周围环境的空气质量、温湿度以及实现电动车辆的充电。

2.3.2 改善工作环境，延长使用寿命

传统照明中，因日光灯配有镇流器，导致经常以较低的频率闪动，长时间在这种灯光下工作，会导致人眼睛疲劳，难以集中注意力，工作效率降低。而智能照明系统中的灯具克服了灯光的频闪缺陷，启动稳定，适当地降低了灯具的工作压力，可以为人们提供舒心的工作环境，且这种灯具具有较长的使用寿命，其寿命比之传统灯延长了2～4倍。

2.3.3 节能

智能照明可以对灯具进行智能调光，例如室外光线较强时，灯光照度自动调暗，室外光线较暗时，室内照度则自动调亮，使之无论在什么场合什么天气，室内的照度维持在某一恒定值附近，充分利用自然光的光照条件，并关掉不需要的灯具，同时，采用按照时间设置工作状态的方式，最大限度地节约了能源。一般智能照明可以节约20%～40%的电能，不但降低了用户的电费支出，也减轻了供电压力。

2.3.4 安装便捷，集中化管理

智能照明采用总线式系统，这样既便于集中化管理，又安装便捷，工作人员可远程集中监测灯的运行状态，这样一旦有异常状况可以及时处理。智能照明由于其安全、高效，管理方便，开始走入千家万户。

3 照明的发展趋势

智能照明是物联网的重要组成部分，在过去10年间，我们提到智能照明还只是局限在较小的范围内，但目前智能照明的使用越来越广泛，同时，照明也朝着越来越智能化、绿色化以及功能多样化发展。随着技术的发展，照明系统会随着时间、环境实现自动化控制的同时，也将结合物联网通信技术，多元化的服务于人类，对人的信息、环境信息、照明的运行信息进行收集，或是结合传感器、显示屏、充电桩、视频监控等，多种功能结合，建设多功能路灯系统。

想象一下，如果整个城市照明网络系统都有了这些功能，这样随时随地地可以了解周围的环境情况，可以随时调节自己的出行计划或找到便捷充电桩，会为生活带来很大的便利。例如德国汉堡通过结合智能路灯、传感器、智能环境和智能交通，实现人来灯亮，人走灯灭，其环境传感器可实现对环境的监控，同时，采集道路的车辆运行路况，将拥堵的画面及时传递给交通部门，实现交通优化；而荷兰的阿姆斯特丹建设了世界上第一条能够发光的智能公路，通过在公路上涂一种夜光漆材料，白天吸收日光，在晚上能提供长达10 h的照明，同时，设有随着汽车开进而逐渐亮起、汽车驶离后而熄灭的节能灯具，而其设有的电动汽车感应带，可以在汽车行驶过程中为汽车充电。

在智慧城市的建设中，节能、环保是永恒的主题，照明系统是其中的重中之重，智能、环保以及功能多样化是照明不可避免的趋势。

4 结束语

在正确的时间、正确的地点给照明对象以正确的照明，同时，提供正确的色温、照明时长以及合适的照度，这是智能照明的核心。智能照明有着远大的市场前景，推进智能照明会带来巨大的经济效益与社会效益。当然，我国现在的智能照明的普及范围还不够广，但相信随着技术的进步与提高，智能照明会为我们带来更多的便利。

［1］曹承志.人工智能技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［2］张岳军.智能照明系统的研究与开发［D］.杭州：浙江大学，2006.

［3］杨振峰.LED在城市道路照明中的应用——浅析LED路灯照明设计［J］.湖南农机，2012（09）.

2095－6835（2018）24－0150－02

U491.53

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.150

〔编辑：张思楠〕